高层建筑荷载作用下地面沉降研究

曹海吉

江苏苏兴建设工程有限公司 江苏 泰州 225700

前言

在高层建筑中地面沉降主要是受到自然生态和人为因素产生的地面标准高度降低的地址现象，地面沉降是不能够挽回的资源消耗。近些年我国社会发展速度越来越快，同时对于工业化的需求也越来越多，对此相关部门就开始大量采集地下水，导致地下水位不断降低，出现地面沉降问题，这就造成了非常大的资源消耗，这也使得我国相关部门开始关注地面沉降问题。

1 高层建筑荷载导致地面沉降问题的分析

在我国城市生活里，地面沉降已经变成了非常容易见到的地质现象，但是地面沉降现象是非常不应该出现的现象，地面沉降对地质以及生活环境有着非常大的影响。地面沉降变成了我国发展过程中的慢性疾病，这对于我国社会和谐健康发展有着非常大的影响，同时地面沉降拥有非常多的特性。在高层建筑地面沉降管理过程中地面沉降监测工作是非常关键的，地面沉降监测工作能够第一时间将地面问题进行反馈，这对于我国人民生命财产安全提供了保障，可以为我国社会减少地面沉降带来的经济损失，地面沉降监测工作能够直接反映出高层建筑地质环境的好坏[1]。

地面沉降主要分为几种模式，在我国发生地面沉降的地质环境一般被分为现代冲积平原模式、三角洲平原模式、断焰盆地模式，同时他们又被分为了近海模式以及内陆模式，近海模式主要是指滨海平原，然而内陆模式主要是指湖冲积平原。地面沉降会对我国的交通、城市规划、生产、生活都造成非常大的影响及危害，地面沉降会使得城市环境不断恶化，地面沉降严重的情况下会造成高层建筑桥梁裂开、弯曲或者倒塌，这就为我国社会埋下了不稳定风险，由此可以看出地面沉降不但会很大程度降低土地使用效果，还会引发许多风险，为社会带来非常大的安全隐患。对此我国相关部门应当对高层建筑荷载导致地面沉降问题进行研究分析，对于高层建筑荷载导致地面沉降问题进行预防，将地面沉降风险降到最低，对此相关部门应当加强对地面沉降监测工作，对地下水位进行定时定期的检查，对地下水的开采进行一定程度的管控，减缓水位下降速度，如果遇到地面沉降比较严重的时候必须停止对地下水的开采，在其他地方寻找新的水源采集地[2]。

2 高层建筑地面沉降数学模型

从我国相关部门对城市地面土层研究中可以看出，一般情况之下的地面土层是非常平稳坚实的，基本上不会出现非常严重的地面沉降，由此就可以看出地面沉降的主要问题是从高层建筑物荷载中产生的应力，此外还有一个因素是因为土质拥有易碎和易散性，只要遇到比较强应力的时候，就会导致地下土层的缝隙被压缩，密度从而增大导致结构发生变形。对此高层建筑荷载所出现的沉降能够根据荷载变化分量以及时效分量，其公式为；δ = f(W ,t )=δw+δr在公式中地面荷载的变化位分量wδ能够代表地面荷载变化分量的因子，因为其高层建筑的荷载规模强度不断增加才会造成地面标准高度出现变化。通常情况下，单体的高层建筑荷载产生的沉降都应该是均衡出现的，对此其中高层建筑荷载沉降造成的影响也是非常容易计算的。在高层建筑群体并且形状不一样的时候高层建筑对于地面产生的压力也是不一样的，所以上面的方法很难对其进行准确的测量，这也就对城市的发展造成了不好的影响。对此在研究过程中需要将等效影响荷载这一因素加入到研究中，这也就给大规模的建筑荷载加上了一个大范围的连续分布荷载[3]。

在下面图片一中为了更加方便的构建数学模型，我们就必须对任意分布的荷载网格进行一定程度的处理，在途中分别计算了均布荷载以及节点荷载，然后在构建起wδ的图式。

图1 网格划分示意图

我们将图片一种的M假设成研究区域中的某一个荷载，将P假设成荷载附近的某一处沉降监测站点，为了方便分析我们可以将荷载M分配到网格的四个点上，也就是图一种表示出来的M1、M2、M3、M4。M的主要分配在局里倒数法中。在公式二中 S1表示M到达四个节点的间距，如果在网格里面产生了更多的荷载节点，那么久的按照上面公式进行分配并且加以积累。在实际情况中四个节点是与九个网格息息相关的，对此四个节点的荷载状况也就反映了周边的荷载变化情况[4]。

在因子的选择中等效节点荷载可以全方位地反映出整个地区的荷载变化状况，对此可以将每一个节点荷载都当做一个模型因子，这时候δw的表达公式是：这上面所有公式模型中要想其有效地进行使用就必须提供出六次以上准确有效地监测数据，但是因为对于地面沉降数据不够充足，所以很难通过上述的模型进行表示。对此可以将网格全方位荷载当作魔性因子，这也就是因子设定作为节点荷载Mi的和，这时候δw公式为：

3 结束语

随着我国城市建设的不断发展，地面沉降问题已经很大程度上影响到了我国城市和谐发展，对此相关部门应当对地面沉降进行深入的研究，为我国地面沉降研究提供有力的帮助，为我国今后社会发展打下坚实的基础。